本文導讀目錄：
1、北京科技大學：電子束3D打印TiC／高 Nb–TiAl納米復合材料
3、利用激光材料沉積技術(shù)應(yīng)對再制造中的挑戰(zhàn)（2）
北京科技大學：電子束3D打印TiC／高 Nb–TiAl納米復合材料
采用三種不同的TiC添加比例進行實驗，分別為 0.7，1.0和 1.3 wt%，其原因有兩個，首先。
其等量的碳含量分別為0.5，0.7和0.9 at%，這一含量同以前報道的工作相類似，其二，納米TiC的較弱的導電性傾向于增加冒煙的危險。
損害了EBM的工藝穩(wěn)定性，注意到納米TiC的含量在混合粉末中可以減少，這是因為會粘附到球和容器中，于是，實際的納米TiC的含量通過計算C的含量為0.6，0.8和1.2 wt%，因此，這些數(shù)值用來作為他們含量的參考值。
均勻分布的納米顆粒和致密化是納米復合材料強化和韌性，直到今天，加工TiAl為基礎(chǔ)的復合材料，包括粉末冶金，例如熱等靜壓技術(shù)，反應(yīng)熱壓技術(shù)和火花等離子燒結(jié)以及鑄造等。
然而，長時間的暴露在高溫中會導致納米顆粒的團聚和納米顆粒，因此，新的制造技術(shù)需要問世來加工TiAl為基礎(chǔ)的納米復合，電子束熔化（EBM）是一種粉末床為基礎(chǔ)的增材制造技。
EBM技術(shù)工作在高溫的真空環(huán)境中，使得該技術(shù)非常適合加工TiAl合金，這就可以從目前快速增長的關(guān)于 γ-TiAl和下一代，微小的熔池和伴隨著的快速凝固，導致顯微組織非常細小，例如，高合金鋼就是一個明顯的例子，采用其他的手段來制造納米顆粒增強的復合材料已經(jīng)在S。
TiB2/316L和 TiB2(B)/TiAl以及，SLM和LMD技術(shù)是選擇性激光熔化和激光金屬直接沉，相反，非常少的嘗試是用來研究采用EBM技術(shù)進行TiAl為，圖1.（ac）高Nb-TiAl粉末在混合前和混合1，（bd）粉末的顆粒分布，圖5。
TiAl合金在進行EBM之后的TEM觀察得到的顯微，b 在室溫下進行拉伸之后的結(jié)果，c–f 700 °C 和 h 750 °C，d，i SAED 衍射的孿生，顯示的孿生分別為 c 和 h。
g 在f中的紅色區(qū)域的HRTEM，在最近的工作中，納米TiC顆粒被選擇用來作為強化相，這是因為它具有較低的密度，較高的熔點和彈性模量。
以及同Nb-TiAl合金相容的熱膨脹系數(shù)，采用三個不同的納米TiC的含量來進行研究以闡述在E，顯微組織和機械性能均采用一定范圍內(nèi)的技術(shù)來建立起關(guān)，江蘇激光聯(lián)盟導讀：，Ti-47.17Al-7.41Nb-0.86Cr-，為原子百分比。
納米TiC顆粒，采用激光誘導的化學沉積進行制備，粉末的尺寸為200nm，幾乎為球形，粉末采用低速的球磨機進行球磨，使用 ZrO2為球磨介質(zhì)，球和粉末的質(zhì)量比為1:1，旋轉(zhuǎn)速度為24 r/min。
混合時間為10 h，4)強化的結(jié)果是晶粒細化，固溶強化和顆粒彌散的綜合效應(yīng)，而裂紋的偏斜，分岔和橋接以及碳化物的拉出對堅硬起到貢獻作用，參考文獻，Yue。
HY.，Peng，H.，Su，YJ，et al，Microstructure and high-t，Rare Met。
(2021)，https://doi.org/10.1007/s，2)初始的凝固組織為完全的傘狀相，但在熔化的隨后的層導致TiAl基材的顯微組織過渡到，這一情形出現(xiàn)在0.6和0.8 wt%的納米TiC中，直至形成一個細化的雙相。
此時的納米TiC含量為1.2Wt%，碳化物影響著TiAl基體的凝固行為和顯微組織的退化，引言，2.1，原始粉末的準備，為了提高工藝的穩(wěn)定性和材料的致密化。
半熔化步驟引入到采用電子束技術(shù)進行制造TiC/高N，均勻的TiAl基體的顯微組織，伴隨著彌散的納米尺度的碳化物存在，在電子束熔化的過程中，大多數(shù)的TiC納米顆粒溶解和Ti2AlC 形成幾乎，顆粒對凝固行為和隨后的顯微組織退化具有十分重要的影，含1.2 wt% TiC的高Nb–TiAl納米復合，而一個幾乎傘狀的顯微組織（無碳化物存在）在TiC的。
此外，較低的掃描速度會導致較高的材料致密度，巨大的Al元素的損失，增加的α2相，但減少的碳化物分數(shù)比例的存在。
在TiC含量為1.2wt%的時候，復合材料的顯微硬度達到 433 ± 10 HV0.，極限拉伸強度達到657 ± 155 MPa，斷裂韌性達到 8.1 ± 0.1 MPa√m，此外，壓縮強度達到1085 ± 55 MPa，斷裂韌性達到 2698 ± 34 MPa。
應(yīng)變斷裂時為26.1 ± 1.0%，優(yōu)異于傳統(tǒng)的制造工藝，其強化機制和韌性機制也基于裂紋路徑的的觀察進行了解，圖3.（a-e）樣品A到E沉積態(tài)的SEM的BSE照，（f）傘狀群居的尺寸及其體積分數(shù)，（a）到（e）中插入的照片顯示的是TiAl基材所觀。
1)半熔化的工藝有效的提高了工藝的穩(wěn)定性和致密性，在熔化的過程中，大多數(shù)的納米TiC溶解了，伴隨著Ti2AlC相的形成，伴隨著幾乎球形和桿狀的形狀的相，只有1.2wt%的納米TiC的添加可以導致碳化物在。
主要結(jié)論，北京科技大學的學者及其合作者采用電子束進行3D打印，成功的進行了TiC/高 Nb–TiAl納米復合材料，獲得如下主要結(jié)果：半熔化步驟幫助獲得穩(wěn)定的工藝過程，均勻的TiAl基材的顯微組織且具有彌散分布的納米尺，納米TiC凝固組織的演變和失效機制也進行了闡述。
采用EBM技術(shù)進行TiC/Nb-TiAl納米復合材，其工藝-顯微組織-性能的關(guān)系進行了建立:，文章來源：Materials Science an，Volume 811，15 April 2021，141059。
Electron beam melted TiC/，https://doi.org/10.1016/j，高Nb-TiAl粉末，采用等離子體旋轉(zhuǎn)電極工藝進行制備，其粉末的顆粒尺寸范圍為45–150 μm，其化學成分分別為，成果簡介，圖4。
顯微組織演化的示意圖：（a）高Nb-TiAl粉末混，（b-d）0.6到0.8 wt%和（e-g）1.2，3)沉積態(tài)的納米復合材料的機械性能在室溫的時候，其顯微硬度為 433 ± 10 HV0.2，UTS為657 ± 155 MPa。
KIC數(shù)值為 8.1 ± 0.1 MPa√m，有限的拉伸韌性和斷裂強度同較高的氧含量相關(guān)，壓縮強度，斷裂強度和應(yīng)變-斷裂等特性均優(yōu)于鑄造狀態(tài)或粉末冶金，有一個特殊的復合材料叫納米復合材料。
此時的納米顆粒添加到材料中來提高材料的強度和韌性，納米顆粒增強的復合材料（如Mg和Al合金）呈現(xiàn)出強，這是因為晶粒細化和顆粒的均勻分布造成的，Shu等人準備的TiAl復合材料，其增強相為納米TiB2和納米Ti5Si3.其壓縮強，17.4%到20.9%，其比較對象為TiAl。
然而，目前還沒有研究是關(guān)于納米顆粒增強高Nb-TiAl復，γ-TiAl合金，自出現(xiàn)后即作為輕質(zhì)材料來替換Ni基高溫合金，在過去的幾十年里由于其較好的強度，抗氧化性和抗蠕變性能而吸引人注意，高 Nb–TiAl合金，包含有5-10% at的Nb。
可以提高服役溫度到 900 °C，然而，該材料的廣泛應(yīng)用還由于其本身的室溫脆性和較差的加工，復合材料技術(shù)被認為是可以解決這一問題的關(guān)鍵，在添加顆粒如Ti2AlC，TiB2 和Al2O3到TiAl基材中有望解決這一。
成果的 Graphical abstract，Lapin等人的研究結(jié)果表明，碳化物在高溫的條件下可以實現(xiàn)Ti2AlC/高 Nb，同時，對于鍛造狀態(tài)的Ti2AlC/高 Nb–TiAl 復，在 900 °C 的時候其機械性能為。
極限抗拉強度為 291MPa，發(fā)生斷裂時的應(yīng)變?yōu)?0.9%，其性能同沒有進行復合的時候相比較要高得多，Li等人研究了TiB2/高 Nb–TiAl 復合材，其拉伸強度和發(fā)生斷裂的時候的應(yīng)變分別是 471.9，測試條件為室溫。
發(fā)生的為脆性斷裂，然而，很少有研究是研究高Nb-TiAl為基礎(chǔ)的復合材料的。
GH3625高溫合金
采用真空感應(yīng)爐十電渣重熔、或真空感應(yīng)爐+真空自耗重，GH3625(GH625)，相近牌號，材料牌號，物理性能，質(zhì)量分數(shù)/% ≤0.10 20.00~23.00 ，6787-391。
合金已用于制造航空和航天發(fā)動機機匣、導向葉片、安裝，合金無論在海洋氣氛還是在非海洋氣氛中，腐蝕速度都很小，抗海水腐蝕能力很好，合金耐各種鹽類溶液的腐蝕、有良好的耐硝酸及磷酸腐蝕。
對加熱至沸點以下的鹽酸和低濃度的硫酸腐蝕也有相當?shù)?，質(zhì)量分數(shù)/% ≤5.00 3.15～4.15 ≤0，化學成分，密度，元素 Fe Nb Si Mn S P Cu，磁性能，1290℃~1350℃，熔化溫度范圍。
合金無磁性，Inconel 625、UNS N06625(美)，NC22DNb(法)，山東三耐，1317-，GH3625是Ni-Cr基固溶強化型變形高溫合金，以鉻、鉬和鈮為主要固溶強化元素，最高使用溫度950℃。
合金從低溫到980℃均具有良好的抗拉強度和抗疲勞性，且加工和焊接工藝性能良好，合金具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗氧化性能，并且耐鹽霧氣氛下的應(yīng)力腐蝕，廣泛用于制造航空發(fā)動機零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)。
主要產(chǎn)品有板材、棒材、管材、絲材、帶材和鍛件，元素 C Cr Ni Co Mo Al Ti，熔煉工藝，p=8.44g/cm3。
利用激光材料沉積技術(shù)應(yīng)對再制造中的挑戰(zhàn)（2）
Wu等人提出，在LMD期間，可以使用紅外單色高溫計實時跟蹤裂紋的產(chǎn)生、尺寸和位，為了證明該技術(shù)的有效性，他們在激光沉積奧氏體鋼上引入裂紋，并用紅外單色高溫計對其進行掃描，裂紋的檢測基于紅外單色高溫計記錄的最高溫度不穩(wěn)定性，如圖23（a）所示。
他們發(fā)現(xiàn)，深度越深，溫度變化越大，圖23（b）和（c）顯示了由該溫度信號檢測到的裂紋，Zhang等人使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）根據(jù)在DE。
它們的準確率達到91.2%，圖13 使用DG Mori開發(fā)的（a）車削和（b），4.1，混合激光增材制造，圖26 質(zhì)量檢查和數(shù)據(jù)準備，圖20 Grasso等人使用的圖像處理步驟，4.3。
過程監(jiān)控/實時監(jiān)控，此外，激光重熔還細化了微觀結(jié)構(gòu)，以改善機械性能，為了提高SLM（選擇性激光熔化）中的密度和表面質(zhì)量，Yasa和Kruth實施了激光重熔。
當對輪廓進行激光重熔時，樓梯板效應(yīng)降低了10-15%，研究表明，重熔甚至可以用于傾斜和彎曲的表面，沉積層的表面粗糙度也通過激光重熔降低，如圖15所示。
正如Akhtar等人在等離子噴涂涂層重熔過程中所證，可以通過激光重熔層獲得超細晶粒結(jié)構(gòu)，(2)SIMO（單輸入多輸出）：當響應(yīng)單個過程信號，F(xiàn)SP（攪拌摩擦加工）也可用于沉積道次之間，以改善機械性能和冶金性能，F(xiàn)SP工作原理為FSW（攪拌摩擦焊），F(xiàn)rancis等人激光沉積Ti-6Al-4 V上使，他們認為。
通過實施這項技術(shù)，可以獲得類似鍛造的微觀結(jié)構(gòu)，除此之外，在連續(xù)層沉積之間實施重熔道也可以提高沉積質(zhì)量，圖23 通過LMD中的溫度信號監(jiān)測裂紋：（a）沿軌，（b）峰值溫度隨裂紋寬度的變化。
以及（c）LMD期間峰值溫度隨裂紋深度的變化，模擬裂紋，冷卻速度是決定顯微組織性能的一個重要方面，Nair等人使用兩個高溫計監(jiān)測DED過程中的冷卻速，其中一個高溫計采集熔體池的瞬時溫度，而另一個高溫計采集一段時間后的溫度，如圖22所示，通過將兩個讀數(shù)之間的差值除以移動距離d所經(jīng)過的時間。
冷卻速度可以顯著改變金屬基復合鍍層中粒子的分解或溶，Muvvala等人已表明在線監(jiān)測的熱循環(huán)與激光熔覆，他們還表明了在原位鉻鎳鐵合金718/TiC熔覆層中，監(jiān)督學習通常用于分類和回歸，在有監(jiān)督學習中。
為訓練提供標記數(shù)據(jù)集，每個數(shù)據(jù)集由一個輸入值和一個期望輸出值組成，對于監(jiān)督學習，因變量的期望值被輸入到系統(tǒng)中，該系統(tǒng)試圖最小化其與系統(tǒng)輸出的距離，在使用高密度激光束進行沉積期間，合金元素的蒸發(fā)會造成合金元素從熔池以及進入的粉末焊。
這可能導致沉積成分的變化，并影響沉積零件的預期性能，這可以通過等離子體發(fā)射分析進行監(jiān)測，該分析顯示出與蒸發(fā)現(xiàn)象的強烈相關(guān)性，還可以使用光譜學監(jiān)測過程中可能影響沉積的不穩(wěn)定性。
數(shù)據(jù)收集是機器學習的一個重要方面，因為機器學習方法的有效性取決于用于訓練的數(shù)據(jù)的質(zhì)量，使用足夠的數(shù)據(jù)進行培訓將導致有意義的預測，訓練數(shù)據(jù)可以是圖像、聲發(fā)射或溫度信號的形式，學習可以是有監(jiān)督或無監(jiān)督或強化學習的形式，如圖25所示，4.3.2。
溫度監(jiān)測，圖14 通過重熔消除裂紋：（a）未經(jīng)重熔的沉積層，（b）重熔后的沉積層（覆層：Ni-5Mo-5Al，基底：AISI 1020）疲勞試驗后的斷裂界面：（，和（d）重熔沉積（覆層：Inconel 625，基底：AISI 1020），連續(xù)沉積通常無法按照更鋒利的覆層輪廓的預期增加高度，此外。
還注意到熔粉堆積在沉積的底部，Jeng和Lin提出了一種混合技術(shù)，其中連續(xù)進行選擇性激光熔覆（SLC）和銑削操作，以制造具有閉合尺寸精度的模具，同樣，Iquebal等人將銑削操作與精細研磨加工相結(jié)合，用于PBF（粉末床熔接）制造的不銹鋼（316L）部，他們獲得了納米范圍內(nèi)的粗糙度。
并將表面孔隙度降低了約89%，如Iquebal等人所示，在使用電子束沉積時，可以通過在沉積后進行銑削和研磨加工操作來降低表面粗，圖16 重熔策略：（a）沿著覆層軌道，和（b）穿過覆層軌道。
?。╟）沿覆層軌道重熔獲得的表面，以及（d）穿過覆層軌道獲得的表面（基板直徑：28 ，基板高度：10 mm），機器學習可用于預測、性能優(yōu)化、缺陷檢測、分類、回歸，機器學習是人工智能技術(shù)的一個子集。
它使系統(tǒng)或機器能夠自動從數(shù)據(jù)中學習，并做出決策，以便預測和優(yōu)化過程的結(jié)果，而無需專門編程，這是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，決策或預測基于輸入數(shù)據(jù)的模式，圖25 ML中的不同學習模式。
由于逐層制造過程耗時，再制造的零件通常很昂貴，因此需要在沉積過程中檢測和防止異常，以防止浪費時間和資源，在基于激光的逐層制造中結(jié)合過程監(jiān)控和控制，可以在一次運行中以可接受的精度和精度實現(xiàn)無缺陷沉積。
從而節(jié)省成本和時間，此外，為了獲得重復性和再現(xiàn)性，控制和監(jiān)測激光金屬沉積是必不可少的，江蘇激光聯(lián)盟陳長軍導讀：，(1)SISO（單輸入單輸出）：根據(jù)單個過程信號調(diào)，插圖4 不同激光功率輸入下覆層軌道截面。
熔池深度是影響稀釋和小孔形成的重要因素，過度稀釋會對沉積層的幾何形狀和質(zhì)量產(chǎn)生負面影響，熔池深度與激光功率成正比，與掃描速度成反比，控制熔池深度可使層與基板充分結(jié)合，而不影響后者的機械性能。
監(jiān)測熔池振動可以控制熔池深度，Caprio等人提出了單層沉積的熔池深度與其振蕩頻，他們通過高速CMOS相機捕捉到的二次探測光的反射來，此外，他們建議所用攝像頭的采集頻率應(yīng)至少為振蕩頻率的兩倍，(3)MISO（多輸入單輸出）：根據(jù)多個過程信號調(diào)。
4.3.7，數(shù)字孿生，圖27 （a）間接控制和（b）直接控制的示例，圖24 未熔合缺陷監(jiān)測沿檢測軌道長度的最高溫度變化，圖18 基于攝像頭監(jiān)控的同軸布置，(4)MIMO（多輸入多輸出）：當多個過程參數(shù)作為，圖22 冷卻速率測量示意圖。
圖31 1500 W時SS316L的計算沉積形狀和，圖29 單珠壁：（a），（b）未經(jīng)控制制造，以及（c），（d）經(jīng)控制制造，4.3.3，光譜監(jiān)測。
只有有監(jiān)督或無監(jiān)督的機器學習或動態(tài)控制技術(shù)才能在預，為了減少這種基于多物理的模擬也被用作制作數(shù)字孿生兄，西門子公司（美國）開發(fā)了用于附加制造過程模擬的軟件，該工具能夠通過創(chuàng)建數(shù)字孿生模型來預測零件在何處以及，因此。
DT有助于控制沉積零件的質(zhì)量，圖17 實時過程監(jiān)控示意圖，類似地，Hu和Kovacevic使用同軸紅外攝像機獲取熔池，并建立閉環(huán)控制，采用帶前饋補償?shù)暮唵蜳ID控制器，激光功率是這樣控制的輸入變量，閉環(huán)控制使沉積具有更高的幾何精度（圖29）。
為了證明不同掃描策略的效果，我們在圖16（a）和（b）所示的Inconel-6，在第一種情況下，重熔掃描與沉積掃描相同，在另一種情況下。
重熔掃描穿過沉積掃描（即垂直于沉積掃描），激光功率、圖案填充間距和掃描速度與沉積期間保持相同，重熔后獲得的表面如圖16（c）和（d）所示，在激光沉積中，除了不同的工藝參數(shù)外，在過程中。
可以監(jiān)測激光材料相互作用或粉末傳感器相互作用產(chǎn)生的，以確保魯棒性，可以使用不同的技術(shù)（如光學、熱學、聲學等）監(jiān)測過程，然而，推斷過程特征需要過程參數(shù)、過程特征和沉積物質(zhì)量/指，此類監(jiān)測技術(shù)的示意圖由圖17表示，逐層制造的最佳參數(shù)通常通過反復試驗來選擇。
因此，大量的能量、材料和時間都會損失，數(shù)字孿生（Digital twin，DT）是一種以數(shù)字方式實現(xiàn)現(xiàn)實世界的創(chuàng)新方法，它涉及虛擬對象的設(shè)計、構(gòu)建和測試，電荷耦合器件（CCD）和互補金屬氧化物半導體（CM。
在CCD相機中，來自像素的信號由相機中的芯片或單個電路處理，然而，在CMOS相機中，每個像素都有自己的處理電路，這提高了相機的速度。
盡管復雜性增加了，捕獲面積減少了，這些探測器可以安裝在兩種不同的配置中：同軸、橫向或，同軸配置允許實時監(jiān)控熔池，而橫向配置能夠捕獲整個加工區(qū)域，并且不受激光頭振動的影響，在同軸監(jiān)測配置中，工藝激光束的光路被利用。
如圖18所示，該系統(tǒng)使用特定的帶通濾波器、分束器和二向色鏡，通過將監(jiān)測技術(shù)與控制機制相結(jié)合，可以確保沉積過程的穩(wěn)定性和準確性，控制機制通過調(diào)整輸入過程參數(shù)，盡量減小設(shè)定值和測量過程信號之間的誤差，激光功率、掃描速度和材料添加是主要影響參數(shù)，通常用作控制工藝輸出的響應(yīng)變量。
控制可以是直接的，也可以是間接的，在直接控制中，受監(jiān)測的過程信號和輸出是相同的，但在間接控制中。
輸出是通過受監(jiān)測的過程信號和系統(tǒng)輸出之間的相關(guān)性來，doi.org/10.1016/j.optlast，聲學信號是沉積過程中產(chǎn)生的彈性應(yīng)力波，由適當?shù)膫鞲衅鳈z測，并轉(zhuǎn)換為電壓信號，此外。
聲信號可以是結(jié)構(gòu)承載的或機載的，通過分析裂紋和氣孔等內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的聲波信號，可以檢測出它們，此外，通過AE波形的特征分析。
還可以確定關(guān)鍵孔的形成，與裂紋相比，孔隙產(chǎn)生的聲發(fā)射具有更高的能量、更小的振幅和更短的，圖15 通過重熔沉積層改善表面粗糙度，4、應(yīng)對挑戰(zhàn)，圖21 示意圖SOD（隔離距離），以及激光束和粉末噴射之間的重疊，圖28 （a）沉積墻的正面圖。
以及（b）邊緣放大圖，4.3.6，激光沉積中響應(yīng)變量的控制，Knapp等人提出了基于DED的第一代數(shù)字孿晶，所提出的DT可以預測單層鍍層的速度、溫度分布、二次，圖31顯示了計算的沉積物形狀和尺寸與SS316L的，Ding等人證明了離軸紅外熱成像技術(shù)在監(jiān)測金屬絲激，他們使用熱電偶校準發(fā)射率。
從熱圖像中檢測到的沉積層寬度與物理測量結(jié)果一致，系統(tǒng)通過監(jiān)測沿軌道長度的任何溫度異常來檢測未熔合缺，如圖24所示，在連續(xù)沉積之間實施重熔道通過減少裂縫和孔隙來改善沉，重熔還有助于減少表面和亞表面缺陷。
從而提高疲勞性能，根據(jù)ASTM-E466標準，在AISI 1020鋼上激光沉積Inconel 6，我們發(fā)現(xiàn)在相同的應(yīng)力水平下，重熔后的疲勞壽命提高了近3倍。
圖14（c）和（d）顯示了僅具有覆層的疲勞試驗樣品，本文全面分析了激光再制造過程中遇到的問題，以及解決這些問題的不同方法，還討論了深度學習和數(shù)字孿生等工具，這些工具在再制造領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于早期階段。
本文為第二部分，為了利用多種工藝的優(yōu)勢，基于激光的沉積工藝可以在一個周期內(nèi)與二次工藝或二次，通常，執(zhí)行不同的后處理操作，如機加工、噴丸、熱處理、冷/熱等靜壓、FSP（攪拌。
以解決形狀不準確、粗糙度、表面裂紋、殘余應(yīng)力、孔隙，由于物理訪問受限和收縮/翹曲，具有復雜形狀或內(nèi)部特征的零件的后處理非常困難，為了解決這些問題，最好在連續(xù)焊道之間引入操作。
而不是在沉積結(jié)束時進行后處理，DG Mori開發(fā)的商用混合激光增材制造系統(tǒng)如圖1，4.3.5，用于過程監(jiān)控的人工智能，聲信號可用于檢測內(nèi)部缺陷，如裂紋、氣孔、粉末流速和小孔現(xiàn)象，基于聲學的監(jiān)測通常用于PBF。
由于粉末顆粒撞擊基板時產(chǎn)生的噪聲，其在DED中的實施受到限制，參考文獻：Global Greenhouse Ga，Greenhouse Gas (GHG)Emiss，US EPA，(n.d.)，4.3.4。
聲學監(jiān)測，.https://www.epa.gov/ghge，2021)，光學監(jiān)測技術(shù)通常用于控制粉末流速、稀釋、小孔現(xiàn)象、，過程信號通常使用光電二極管和高速攝像機進行監(jiān)控，可能需要外部照明和不同的過濾器來減少對比度和外部噪。
此外，還使用了激光位移傳感器、光發(fā)射光譜儀和激光多普勒測，激光增材制造中的溫度監(jiān)測是控制變形、殘余應(yīng)力、軌跡，LAM（基于激光的添加劑制造）的熱監(jiān)測有助于檢測缺，如未熔合、氣孔或因不均勻散熱而產(chǎn)生的表面不規(guī)則，收集的溫度數(shù)據(jù)可用于確定冷卻速率和溫度梯度，溫度梯度決定沉積層的微觀結(jié)構(gòu)特性，熱電偶、高溫計和熱照相機用于監(jiān)測激光沉積過程中的溫。
熱電偶是基于接觸的溫度監(jiān)測傳感器，而高溫計和熱像儀是非接觸式的，來源：Addressing the challen，Optics & Laser Technology，圖30 數(shù)字雙模型或灰箱模型的概念，江蘇激光聯(lián)盟陳長軍原創(chuàng)作品，由于涉及不均勻的溫度梯度和熱量積累。
使用高尺寸精度的沉積技術(shù)建造薄壁仍然是一個挑戰(zhàn)，Bi等人使用基于PID（比例-積分-微分）的控制器，單輸出），用于根據(jù)熔池溫度調(diào)節(jié)激光功率，他們能夠利用基于路徑相關(guān)設(shè)定值的功率調(diào)制，構(gòu)建具有更好尺寸精度的薄壁（圖28），從現(xiàn)有文獻中可以明顯看出，基于激光的再制造技術(shù)主要采用定向能量沉積技術(shù)和同軸。
以實現(xiàn)精度和易用性，盡管在沉積幾何形狀的監(jiān)測和控制方面投入了大量的研究，但再制造零件的質(zhì)量仍然令人擔憂，為了解決這一后處理問題，在許多情況下需要進行檢查。
數(shù)字孿生技術(shù)通過結(jié)合基于多物理的仿真以及機器學習、，有望減少在搜索合適參數(shù)時的試驗和錯誤，然而，就其在激光制造中的應(yīng)用而言，該技術(shù)仍處于起步階段，為應(yīng)對氣候變化的挑戰(zhàn)。
減少再利用-再利用理念的重要性不斷增加，應(yīng)繼續(xù)在再制造領(lǐng)域吸引更多的研究關(guān)注，而激光沉積由于其準確性和精密度，應(yīng)在再制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，實施在線過程監(jiān)測和控制技術(shù)將是進一步提高激光沉積再，光電二極管是將光信號（光子）轉(zhuǎn)換為電信號并具有快速，當光到達光電二極管時，信號（電子流）開始通過其電路。
該電路與入射光的強度成比例，通常，銦鎵砷化物（InGaAs）光電二極管用于檢測IR區(qū)，而硅光電二極管用于UV區(qū)域，材料的熔化和蒸發(fā)導致羽流形成，從而改變LAM過程中工藝光束的輪廓和能量密度。
此外，羽流的特征和數(shù)量也受到沉積過程中熱量積累的影響，在較低速度下，由于高VED（體積能量密度）導致PBF中的過度熔融，導致羽流發(fā)射不穩(wěn)定，然而。
在較高掃描速度下，在熔融不足區(qū)域或未熔合區(qū)域觀察到大量羽流，來自不同位置的羽狀物重疊在一起，看起來很大，可以監(jiān)測這些變化，以控制激光沉積過程中的內(nèi)部缺陷。
圖20給出了用于提取ROI（感興趣區(qū)域）的圖像處理，為了實施有效的控制機制，應(yīng)知道過程參數(shù)與輸出變量之間的相關(guān)性（對于直接控制，或受監(jiān)測過程信號與過程參數(shù)之間的相關(guān)性，以及輸出變量之間的相關(guān)性（對于間接控制），數(shù)據(jù)驅(qū)動模型（黑盒）和基于物理的模型（白盒）以組合。
其對加性制造的顯著影響如圖30所示，基于物理過程現(xiàn)象的白盒模型無法適應(yīng)過程的不確定性，這兩種模型結(jié)合在一起可以減少總體誤差，并提高其性能，圖19 熔池穿透深度與振蕩頻率的關(guān)系。
5、結(jié)論，a） AM腔室內(nèi)部的FBG位置視圖，腔室面板上有光纖饋通（左）和FBG讀取系統(tǒng)（右），b）光纖光柵讀出系統(tǒng)方案，通過監(jiān)測沉積層的高度，可以在沉積期間保持理想的隔離距離，Donadello展示了用于監(jiān)測激光金屬沉積高度的。
此外，在DED中，粉末噴射噴嘴可能會發(fā)生堵塞，從而導致粉末添加不均勻，粉末流量監(jiān)控可確保加工區(qū)內(nèi)粉末輸送均勻，Ding等人開發(fā)了一種用于監(jiān)測粉末流量的光電傳感器，該傳感器由二極管激光器、光電二極管和矩形腔室組成。
激光束聚焦在光電二極管上，當粉末通過光束時，光電二極管檢測到的光量會因吸收、擴散和反射而發(fā)生變，因此，可以檢測到粉末焊劑的任何變化，Smurov等人使用CCD攝像機觀察粉末流動，監(jiān)測粉末顆粒的速度，以及粉末顆粒射流的穩(wěn)定性。
通常，PI（比例積分）或PID（比例積分微分）控制器及其，用于控制激光沉積過程的質(zhì)量，前饋系統(tǒng)基于預期，在前饋系統(tǒng)中。
響應(yīng)變量的控制基于數(shù)學過程模型和有關(guān)過程擾動的知識，PI（比例積分）控制器等效于微分項等于零的PID（，可通過以下技術(shù)實現(xiàn)控制：，在激光重熔中，使用通常以連續(xù)波模式工作的激光再次掃描沉積層，重新熔化不會使材料蒸發(fā)。
它只會使材料重新分布，激光重熔可有效降低表面粗糙度和殘余應(yīng)力，它還通過消除沉積層中的孔隙和裂紋來提高材料密度，從而提高疲勞性能，前面章節(jié)中討論的啟停缺陷也可以通過激光重熔消除。
Grasso等人使用可見光范圍內(nèi)的離軸CMOS相機，Khanzadeh等人使用自組織圖對熔池進行聚類，采用帶有CMOS傳感器的雙波長高溫計和紅外攝像機，在DED過程中采集熔池信號，Zhang等人使用離軸紅外相機在DED訓練期間采集。
他們使用了兩種不同的機器學習方法來根據(jù)工藝參數(shù)預測，他們認為，LSTM具有更好的預測精度，無孔、致密的沉積層改善了層間的結(jié)合，以及重熔產(chǎn)生的精細微觀結(jié)構(gòu)，可提高顯微硬度和摩擦學特性，因此。
重熔過程有助于提高再制造零件的耐磨性和耐磨性，4.2，激光熔凝，在理想條件下，應(yīng)選擇隔離距離，以便在激光束和粉末噴射直徑之間實現(xiàn)最佳重疊（圖21，在多層沉積的情況下，沉積層高度的不均勻性會改變噴嘴和沉積平面之間的間距。
任何偏離理想距離的偏差都會導致幾何誤差，4.3.1，光學監(jiān)測。
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